FPGA或將成為電子系統制造商救命利器

根據賽靈思的分析，2007年可編程邏輯芯片市場約為36億美元，2012年將快速增長到140億美元。推動這一巨幅增長的因素來自以下三個方面：智能視頻分析和監控、更高帶寬網絡通信、高清視頻廣播、HDTV和互聯網音視頻流傳輸等數字多媒體融合市場的需求、FPGA的性能、成本、功耗和容量已經接近甚至超過此前ASIC或ASSP的水平、以及當前金融和經濟危機導致的快速、量小和多變的客戶需求趨勢。

今年二月初賽靈思（Xilinx）為慶祝其新LOGO誕生和25周年生辰而在北京舉辦的慶典活動上，賽靈思新任CEO Moshe Gavrielov在其致賀視頻片斷中用短短的四個英文單詞“Do more with less”就非常到位地概括了當前全球設備制造業在當前經濟危機下的開發投入指導思想。他指出，由于風險管理以及適應市場動態變化形勢的能力對于企業生存已變得越來越關鍵，因此對于電子系統生產商來說，硬件可編程能力已經必不可少?？删幊踢壿嬕咽谴髣菟?，而且勢不可擋。

的確，從理論上講，可編程硬件的可配置特點不僅具備快速實現產品差異化和快速上市等傳統優點，而且當生產批量達不到足以支持開發專用IC成本的時候還可以加快投資回報速度。賽靈思資深副總裁湯立人（Vincent）表示：“今天開發一顆ASIC和ASSP所需的成本越來越龐大，如果你采用65nm工藝，那么設計成本+掩模費+良率改善費大約是3千4百萬美元，如果你找不到一個3億美元規模的應用市場，那么你很難收回成本。而如果你想采用更先進的32nm工藝，總開發成本將上升到6千1百萬美元，你所需要找到的最小應用市場大約為5億美元?！?/P>

他認為，在當前經濟和金融形勢同時惡化的情況下，最新Virtex-6和Spartan-6 FPGA技術的進展已經將FPGA推到了一個應用市場的爆炸性增長點，因為無論是用來完成關鍵處理功能還是直接作為系統核心，最新FPGA器件所提供的性能、成本、功耗和容量都已經接近甚至超過了當前最先進的ASIC或ASSP的水平。

湯立人強調指出：“自從25年之前賽靈思發明FPGA以來，今天我們終于看到，市場對可編程邏輯器件需求的迫切性是如此之大，以至于它已經成為一種不可阻擋的應用趨勢。而且無論從市場推動力、創新資金約束還是技術創新的角度來看，我們都正處在這樣的一個 革 命 性轉折點上?！?/P>

市場推動力主要來自以下三個方面：消費市場需求的迅速變化、市場對超高速連接的需求、以及快速變化的細分市場。首先，今天的市場已變成是一個消費者驅動的市場，而目前消費者的需求變化相當之快，如每半年甚至每3個月消費者就希望換一部手機，或換一部功能更加強大的MP3。其次，消費者希望在任意時間和任意地點都能夠以一種非常高的速度相互連接起來，無論是圖片、數據、視頻還是音頻。最后，正是因為這種快速變化著的消費者需求，使得我們所處的市場出現不斷的變化，變得越來越細分和專業性，以前生產終端產品都是追求海量或大批量的生產，但是現在不斷變化、不斷細分和更加專業化的市場，不僅導致生產批量的下降，而且導致產品的生命周期越來越短。這也意味著無論半導體公司還是系統制造商，都必須越來越快地把他們的產品推向市場。而FPGA平臺的高性能和靈活性恰好是滿足上述市場需求的最佳選擇。

從創新資金面上來看，目前的金融和經濟危機形勢讓所有的投資人都開始重新思考和審視投資項目的回報率，仔細分析自己投資的每一個美元是否能夠帶來應有的回報。首先，美國經濟已經正式宣布進入衰退期，全球最大消費市場需求的下降使得全球的半導體供應商和系統制造商都必須重新論證自己的新產品開發計劃、融資問題、及其投資回報率。之所以這些投資者要對自己的投資項目進行重新的思考，是因為目前ASIC或ASSP產品的開發成本已變得相當的高。例如，開發45nm ASSP的成本至少需要6000萬美金，如果繼續向32nm節點發展，開發成本將需要1億美元。這么高的投入即便是那些第一流的大品牌半導體供應商也不得不在對新產品進行立項時變得非常的謹慎，更不用說那些第二流的IC供應商和初創公司了，因為他們將碰到更大的融資難題。

對產業鏈后端的系統制造商而言，目前如此不利的經濟態勢也為他們帶來了很多不利的影響。首先，這些系統廠商不得不降低自己在產品開發方面的成本，挖空心思用更少的錢做更多的事情，而且不能隨意對回報不大肯定的研發項目進行投資。但與此同時，他們又必須增強自己的核心競爭力，使自己的產品具備差異化特性。因此在目前和未來的一段特定時間內，對于那些存在一定市場增長潛力、但需求量又不是太大或很肯定的很多細分應用市場，ASIC或ASSP供應商肯定不愿意再花錢投資了，而FPGA恰好可以滿足這類系統應用客戶對性能、成本和靈活性的苛刻要求。這意味著傳統ASIC/ASSP的市場應用空間將大大壓縮，而FPGA的應用市場版圖則大大擴展，這就為FPGA應用空間的大幅增長奠定了基礎。

產品和技術復雜性不斷提高，同時開發周期卻越來越短，預算也更為緊張。因此，要做到真正的靈活應變，開發團隊還需要新的設計方法和工具。 賽靈思公司 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA系列的推出為“目標設計平臺”（targeted design platforms）奠定了硬件基礎，同時也是賽靈思公司致力于為設計小組提供強大開發工具和方法支持而努力的成果。新的平臺將進一步加快可編程邏輯在一系列終端市場中的應用速度，這些終端市場包括汽車、消費和有線/無線通信，以及航空航天和國防領域。

楊飛指出，多數系統制造商在產品開發成本、工程預算都會有一個上限，盡管應用變得越來越復雜，但預算不會與其復雜度成正比增加，如何利用有限的資源解決日益增加的復雜性問題將是廠商們面臨的巨大挑戰。另外，由于市場瞬息萬變，要求產品開發周期越來越越短，技術更新更加迅速，如果采用ASIC產品將無法適應這些要求，而FPGA的靈活性則可以在此得以發揮。

“可編程技術勢在必行。”楊飛說道，“如果采用ASIC，研發投入周期可能要兩到三年，而FPGA有很多標準模塊可以提供給用戶。通過這些標準的平臺，在6~12個月就可以推出新產品并大規模上市。尤其是在工藝不斷演進的時候，廠商并不需要花時間了解怎樣在65nm、45nm還是40nm布局這些技術細節，需要做的僅僅是創新，把新的IP、技術、概念實現。即使市場需求有變化，FPGA也可以隨時修改，迅速滿足當前的應用要求。這不僅對廠商來說極具優勢，而且還有助于延長產品生命周期?！蹦壳癋PGA市場的容量正在迅速擴大，賽靈思希望能從目前的20億美元市場向100億美元領域擴展。